CN103543709A - 一种建筑工地环境污染监测管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑工地环境污染监测管理系统，包括现场监测系统以及远程实时监控系统，以现场污染监控为核心，所述现场监控系统由建筑环境综合检测仪及数据主机组成的建筑工地现场监控平台，所述远程监控系统由管理平台、数据存储系统和事故处理系统组成，系统采用基于微软的.NET技术的多层架构技术开发，多层分布体系主要包括表示层、逻辑层、数据访问层和数据存储层。

Description

一种建筑工地环境污染监测管理系统

技术领域

本发明属于环境污染监测管理领域，具体涉及到一种建筑工地环境污染监测管理系统。

背景技术

随着西安国际化大都市建设进程的加快，城市面积与人口规模不断扩大，能源需求、机动车保有量、各类施工项目持续增长，全市空气质量提升工作面临的形势非常严峻。对空气质量的影响主要由：1、机动车尾气污染加剧 ；2、高污染燃料污染严重；3、扬尘污染仍较普遍；4、其它客观不利因素。

西安市正处于国际化大都市的快速建设期，未来几年拆迁、道路、建筑施工等工地的数量将维持在每年1200家左右。各类施工工地及渣土清运、建筑物料运输产生的一次排放尘和二次扬尘将直接影响总体环境空气质量。在减排任务中，明确指出，需要加强扬尘污染防治，制定扬尘污染防治方案，严格落实覆盖、道化路硬、出入口冲洗等工地管理措施，加强渣土及建筑材料运输覆盖、密闭措施。城市建成区内严禁混土砂凝浆现场搅拌及柴油机打桩作业。同时，进一步理顺扬尘管理机制，建立市场化扬尘污染治理模式，提高污染治理成效。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供一种建筑工地环境污染监测管理系统。

本发明提出的技术方案为：一种建筑工地环境污染监测管理系统，包括现场监测系统以及远程实时监控系统，以现场污染监控为核心，所述现场监控系统由建筑环境综合检测仪及数据主机组成的建筑工地现场监控平台，所述远程监控系统由管理平台、数据存储系统和事故处理系统组成，系统采用基于微软的.NET技术的多层分布式体系结构。

进一步的技术方案为，所述多层分布式架构体系主要包括表示层、逻辑层、数据访问层和数据存储层，其中表示层为瘦客户，提供简洁的人机交互界面，完成数据的输入、输出；逻辑层为业务服务，主要完成业务逻辑，实现客户与数据库对话的桥梁，同时实现分布式管理、负载均衡、Fail/Recover及安全隔离；数据访问层即为数据访问服务，直接访问数据库，完成数据存取工作；数据存储层为数据库系统。

进一步的技术方案为，所述现场监控系统由分机、主机、摄像头及GPRS网络组成，分机将检测到的数据以无线方式上传给主机，主机对各分机检测数据以及自身检测数据进行综合分析处理，得到建筑现场总体噪声和扬尘数据，通过摄像头采集现场施工图像，作为备用数据一起，通过GPRS网络上传至上级监控计算机。

进一步的技术方案为，所述系统对外提供数据接口，采用中立的方式进行定义的，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，支持二次开发，可与其他系统进行数据交互。

进一步的技术方案为，所述系统充分利用3G网络、互联网和短信系统，及时记录污染情况，迅速将险情提醒信息发送到相关人员手机，加速险情的处理过程，有效减少险情的发生时长。

本发明的有益效果为：

1.采用多层分布式体系，中间层隔离了客户直接对数据服务器的访问，保护了数据库的安全。

2.本系统采用全面的容错机制和错误反馈机制，大幅度提升系统的稳定性，在安装的平台上能够长期稳定地运行，不会因个人操作上的失误而导致系统崩溃。

3.采用数据完整性约束操作事务回滚保护机制，保证了系统数据完整性、有效性。使计算机在网络环境下，不会因为发生通讯故障或网络其他故障丢失数据，保证了系统的可靠性。

4.界面标准、操作简单。

附图说明

图1为本系统整体架构框图；

图2区级建筑现场环境监测系统结构图；

图3为对地市级监控网络结构图；

图4为本系统的功能结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本系统是一套软硬件结合的系统，包括了现场监测系统以及远程实时监控系统，可有效探测出施工现场主要区域的扬尘、噪音和烟雾污染的实时数据，可实时把这些数据通过3G互联网传送到远程监控系统。当污染数据超过系统阈值时，系统自动发出报警音提示管理人员，同时，在监控大屏幕上可以即时获取污染现场的视频情况，方便管理人员即时了解现场情况，指挥应急。

本系统采用基于微软的.NET技术的多层架构技术开发。

多层分布式应用体系中，客户机只存放表示层软件，应用逻辑包括事务处理、监控、信息排队、Web服务等采用专门的中间件服务器，末端是数据库。在多层分布式体系中，系统资源被统一管理和使用，用户可以通过网络门户(portal)透明地使用整个网络资源。

在多层体系中，各层次按照以下方式进行划分，实现明确分工：

瘦客户（表示层）：提供简洁的人机交互界面，完成数据的输入、输出；业务服务（逻辑层）：完成业务逻辑，实现客户与数据库对话的桥梁。同时，在这一层中，还应实现分布式管理、负载均衡、Fail/Recover、安全隔离等；数据访问服务（数据访问层）：直接访问数据库，完成数据存取工作；数据存储服务（数据存储）：一般就是数据库系统。

采用多层分布式体系具有安全性、稳定性、易维护和快速响应的特点，具体介绍如下：

安全性：中间层隔离了客户直接对数据服务器的访问，保护了数据库的安全。

稳定性：对于要求7*24工作的业务系统，多层分布式体系提供了更可靠的稳定性：中间层缓冲Client与数据库的实际连接，使数据库的实际连接数量远小于Client应用数量。当然，连接数越少，我们的数据库系统就越稳定。Fail/Recover机制能够在一台服务器当机的情况下，透明地把客户端工作转移到其他具有同样业务功能的服务上。

易维护：由于业务逻辑在中间服务器，当业务规则变化后，客户端程序基本不做改动。

快速响应：通过负载均衡以及中间层缓存数据能力，可以提高对客户端的响应速度。

面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以一种统一和通用的方式进行交互。

SOA服务具有平台独立的自我描述XML文档。Web服务描述语言（WSDL， Web Services Description Language）是用于描述服务的标准语言。

SOA 服务采用消息进行通信，该消息通常使用XML Schema来定义（也叫做XSD， XML Schema Definition）。消费者和提供者或消费者和服务之间的通信多见于不知道提供者的环境中。服务间的通讯也可以看作企业内部处理的关键商业文档。 

例如，在一个单位内部，SOA服务通过一个扮演目录列表（directory listing）角色的登记处（Registry）来进行维护。应用程序在登记处（Registry）寻找并调用某项服务。统一描述，定义和集成（UDDI， Universal Description， Definition， and Integration）。

每项SOA服务都有一个与之相关的服务品质（QoS， quality of service）。QoS的一些关键元素有安全需求例如认证和授权，可靠通信，以及谁能调用服务的策略。

SOA不同于现有的分布式技术之处在于大多数软件商接受它并有可以实现SOA的平台或应用程序。SOA伴随着无处不在的标准，为企业的现有资产或投资带来了更好的重用性。SOA能够在最新的和现有的应用之上创建应用；SOA能够使客户或服务消费者免予服务实现的改变所带来的影响；SOA能够升级单个服务或服务消费者而无需重写整个应用，也无需保留已经不再适用于新需求的现有系统。总而言之，SOA以借助现有的应用来组合产生新服务的敏捷方式，提供给企业更好的灵活性来构建应用程序和业务流程。

系统采用ASP.NET4.0技术开发，.NET是微软主要推行的技术。未来Windows操作系统将会全面支持.NET技术，使用.NET技术开发的系统将会与Windows操作系统具有很好的兼容性，有微软的强大技术支持，能够很顺利的完成系统的移植，方便客户未来对业务的扩展需求。

系统在开发过程中，在数据量大且需要大量操作数据库的地方，使用了AJAX技术以减小用户的等待时间并减小刷新界面的次数。

系统整体技术架构如图1所示：

AJAX技术的全称是“Asynchronous JavaScript and XML”（异步JavaScript和XML），是指一种创建交互式网页应用的网页开发技术。传统的web应用允许用户填写表单(form)，当提交表单时就向web服务器发送一个请求。服务器接收并处理传来的表单，然后返回一个新的网页。这个做法浪费了许多带宽，因为在前后两个页面中的大部分HTML代码往往是相同的。由于每次应用的交互都需要向服务器发送请求，应用的响应时间就依赖于服务器的响应时间。这导致了用户界面的响应比本地应用慢得多。 

与此不同，AJAX应用可以仅向服务器发送并取回必需的数据，它使用SOAP或其它一些基于XML的web service接口，并在客户端采用JavaScript处理来自服务器的响应。因为在服务器和浏览器之间交换的数据大量减少，结果我们就能看到响应更快的应用。同时很多的处理工作可以在发出请求的客户端机器上完成，所以Web服务器的处理时间也减少了。

Ajax应用程序的优势在于：

1）通过异步模式，提升了用户体验。

2） 优化了浏览器和服务器之间的传输，减少不必要的数据往返，减少了带宽占用。

3） Ajax引擎在客户端运行，承担了一部分本来由服务器承担的工作，从而减少了大用户量下的服务器负载。

采用HTML5和CSS3技术，实现跨平台的支持，无论客户端采用何种浏览器、何种版本，无论是计算机还是Pad或者是手机，都可以完美的实现支持。

如图2、3、4所示，分别为区县远程监测系统结构、市区远程监测结构和系统功能结构，现场监控系统主要以数据采集和数据传输为主，采集的数据包括噪音数值、扬尘数值、烟雾浓度等，数据采集成功之后，以固定的时间间隔发送到服务器端进行保存。当这些数值超过预设的阈值时，现场监控系统主动打开摄像功能，采集图像数据并发送回服务器端，并播放报警音乐。

除了自动发送数据之外，远程监控人员还可以手动发出指令，获取指定现场的数据和视频图像。

现场监控系统还具有重启自检功能。远程监控人员可以根据系统采集到数值的变化，若是怀疑现场系统出了问题，则可以发出指令要求现场系统重启和自检，并根据自检的数值来判断问题所在，方便管理人员的维护。

现场监控系统还具有考勤功能，当污染监督公司为工地指定了监督人员之后，监督人员在现场监控系统主机可以进行考勤打卡，证明来到了这个工地。考勤数据可以即时传递到远程监控系统之中，为污染监督公司的人员管理提供数据。

区县级远程监控系统是所有数据的存储中心和事故的处理中心，区县所有的现场监控系统都把数据传输到区县数据中心进行存储；当出现了某个事故时，系统会自动报警，并在大屏幕上面切换出报警的视频画面，方便管理人员及时安排处理。

工地信息维护：本模块维护本区县范围内全部的在建工地信息；

设备信息维护：本模块维护在建工地上面的已经安装的现场监控系统；

即时报警：系统实时接收来自现场监控系统的数据，当出现事故时，系统立刻发出报警声音，并在大屏幕上面切换出事故工地的视频画面；

数据查看、视频查看：在任何时刻，管理员都可以调出指定工地的监控数值，以及有记录的视频图像，方便事后对事故现场的分析认定；

社会投诉录入：可从邮件、留言板、微信、微博、电话等多个渠道获得群众对环境污染源的投诉信息，并录入到系统中；

大屏幕显示：现场视频情况可以直接显示在监控中心的大屏幕上面，方便事故分析和处理；

事故处理记录：事故处理完成之后，管理员在此模块记录事故的处理过程和处理结果，为以后的事故处理保留资料；

处罚单生成和管理：根据事故的频次和严重程度，操作人员可以自动生成处罚单，填充其中的关键字段后，打印出具体的处罚单下发，并对处罚结果做记录；

设备检测：管理员可以通过本模块要求现场监控系统重启和自检，确保现场监控系统的正常运转；

设备参数设置：管理员可以手动设置现场设备的参数，如数据采样频次、数据采样开始时间等；

短信发送：本模块可以在事故出现时，自动给指定人员的手机发送短信，提醒出现了事故；

污染治理公司管理：管理本区县的污染治理公司的详细信息；

污染治理人员管理：管理本区县内的污染治理人员的详细信息以及联络方式等；

污染治理公司设备管理：管理本区县内的污染治理公司拥有的污染治理设备的详细信息。

市级远程监控系统以数据查询和统计分析为主，在事故出现时，也能够即时查看现场的视频图像，方便事故的统一处理。

工地信息查询：本模块可按照区县查询本市全部的在建工地信息；

应急资源维护：本模块维护本市范围内的可调用的事故应急资源情况，方便事故出现时的领导决策；

即时报警：系统实时接收来自现场监控系统的数据，当出现事故时，系统立刻发出报警声音，并在大屏幕上面切换出事故工地的视频画面；

事故处理记录查询：区县事故处理完成之后，市级管理员在此模块查询事故的处理过程和处理结果，为以后的事故处理总结经验；

统计汇总打印：市级管理员可以通过本模块汇总统计出指定事故类型的数量、指定时间段的事故数量等，可打印数据报表，并可将汇总数据导出到excel文件，方便对数据的进一步加工汇总；

短信发送：本模块可以在事故出现时，自动给指定人员的手机发送短信，提醒出现了事故。

污染监督公司管理：管理本区县的污染监督公司的详细信息；

污染监督人员管理：管理本区县内的污染监督人员的详细信息以及联络方式等；

污染监督公司设备管理：管理本区县内的污染监督公司拥有的污染监督设备的详细信息。

本系统可广泛应用于需要监测扬尘、噪音、烟雾等污染源的各类场所，包括建筑工地、修路工地、主要交通道路两侧环境等。

本系统实施后，可建立起区县级监控中心到污染源的3G互联系统，实时获取现场的污染数据，并作出及时的响应。同时，本系统还具有市级的监控应急平台，市级管理人员可根据报警情况，即时调出指定施工现场的污染数据、视频数据，并可实现语音对讲，方便市级环保部门管理人员对污染情况的及时掌握以及采取正确的应对措施。该系统具有1）系统运行稳定：

本系统采用全面的容错机制和错误反馈机制，大幅度提升系统的稳定性。在安装的平台上能够长期稳定地运行，不会因个人操作上的失误而导致系统崩溃。

在某些特定的环境下，系统具有足够的自我恢复功能，当因为未知的原因致使系统崩溃之后，系统只需要简单的重启就可以从故障中恢复过来。同时，现场监控仪具有自检测功能，只需要远程监控端发出指令，仪器即可完成自检并向服务器报告状态，从而在仪器出现问题的时候，管理人员可以迅速判断出问题所在并及时安排修复。

2）系统操作可靠：

本系统采用数据完整性约束操作事务回滚保护机制，保证了系统数据完整性、有效性。使计算机在网络环境下，不会因为发生通讯故障或网络其他故障丢失数据，保证了系统的可靠性。

本系统采用最新的性能优化技术，使得即使处理大量的数据，也能保证速度达到水准之上的反应速度。强大的搜索功能保证了用户可以方便的查询到期望的数据，从而减小用户的等待时间。

3）界面标准、操作简单

本系统提供良好的人机对话界面和个性化界面设置，方便操作人员操作。系统对用户界面进行标准化，统一化的设计，以增强用户操作的简便性。

本系统采用Windows操作风格，充分考虑用户的使用习惯，操作方便。同时，系统提供丰富的在线提示和帮助功能，使系统操作用户在不需要培训或者少量培训后，即可对系统进行操作，最大限度的降低了系统培训费用和实施成本。

4）完善的安全控制机制

本系统集成了区县级、市级等多层次的信息，但各种信息需要根据属性有选择地对指定的人员开放。为了保证系统数据及操作安全，系统采用完善的安全控制机制，多种安全控制策略，控制登录人员在系统下所能享受的服务与其在系统内部所扮演的角色密切相关，每种角色对应的权限不同，用户所能看见的系统功能就不同，实现了动态的权限加载。即使使用同一个系统功能，根据登陆人员的不同，以及人员所属部门的不同，看到的数据也不一样，真正实现了记录级的数据安全。

Claims (5)

1.一种建筑工地环境污染监测管理系统，包括现场监测系统以及远程实时监控系统，以现场污染监控为核心，其特征在于：所述现场监控系统由建筑环境综合检测仪及数据主机组成的建筑工地现场监控平台，所述远程监控系统由管理平台、数据存储系统和事故处理系统组成，系统采用基于微软的.NET技术的多层分布式体系结构。

2.根据权利要求1所述的一种建筑工地环境污染监测管理系统，其特征在于：所述多层分布式架构体系主要包括表示层、逻辑层、数据访问层和数据存储层，其中表示层为瘦客户，提供简洁的人机交互界面，完成数据的输入、输出；逻辑层为业务服务，主要完成业务逻辑，实现客户与数据库对话的桥梁，同时实现分布式管理、负载均衡、Fail/Recover及安全隔离；数据访问层即为数据访问服务，直接访问数据库，完成数据存取工作；数据存储层为数据库系统。

3.根据权利要求1所述的一种建筑工地环境污染监测管理系统，其特征在于：所述现场监控系统由分机、主机、摄像头及GPRS网络组成，分机将检测到的数据以无线方式上传给主机，主机对各分机检测数据以及自身检测数据进行综合分析处理，得到建筑现场总体噪声和扬尘数据，通过摄像头采集现场施工图像，作为备用数据一起，通过GPRS网络上传至上级监控计算机。

4.根据权利要求1所述的一种建筑工地环境污染监测管理系统，其特征在于：所述系统对外提供数据接口，采用中立的方式进行定义的，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，支持二次开发，可与其他系统进行数据交互。

5.根据权利要求1所述的一种建筑工地环境污染监测管理系统，其特征在于：所述系统充分利用3G网络、互联网和短信系统，及时记录污染情况，迅速将险情提醒信息发送到相关人员手机，加速险情的处理过程，有效减少险情的发生时长。

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